JPH02285969A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 本発明は、高周波電圧を発生するインバータ装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、例えば、直流電源の両端に接続されるインダクタ
及びコンデンサから成る共振回路とトランジスタ等のス
イッチング要素との直列回路と、この直列回路のいずれ
か一方と並列的に接続される放電灯とから構成され、−
旦前記スイツチング要素にオン信号が印加された後には
、前記共振回路又は放電灯に流れる電流がカレントトラ
ンス等により電圧に変換され、スイッチング要素の制御
端に帰還されることにより、自励発振動作が行われてい
るものがあった（以下、一方式自励インバータと称す）
。

ところが、このような一方式自励インバータにあっては
、−旦スイツチング要素を起動させた後には共振回路及
び放電灯によって、発振周波数が固定化され任意の発振
周波数に設定することができず、調光制御、入力電圧変
動補償、過電流制御等のような高周波出力の調整が容易
に行えないという問題があった。

そこで、基本的には自励動作を行うものであって、更に
他からの信号によっても所定の条件内において出力を制
御することができるもの（以下、一方式自励他制インバ
ータ）が強く要望された。

これに関しては、出願人において既に提案している（特
願昭６２−１５９１９６号参照）。

第７図は、このような一方式自励他制インバータの一例
を示すものであり、その構成は、直流電源Ｅと、この直
流電源Ｅの両端に共振回路へを介して接続されるスイッ
チング要素であるところのトランジスタＴｒｉと、この
トランジスタＴｒｉと逆並列に接続されるダイオードＤ
１と、前記トランジスタＴｒｉをオン・オフ駆動する帰
還制御部Ｆと、前記共振回路への両端にインダクタＬ２
と帰還制御部Ｆとの直列回路を介して接続される負荷で
あるところの放電灯Ｌａと、前記トランジスタＴｒｉの
制御端間に接続されるトランジスタＴｒ２と、このトラ
ンジスタＴｒ２のオン状態を所定期間に制御する信号を
出力する制御手段Ｂとから成るものである。

ここで、共振回路Ａは、コンデンサＣＩとインダクタＬ
ｌとを並列接続して構成され、この両端間に高周波電圧
が発生する。制御帰還部Ｆは、共振回路へと放電灯Ｌａ
との間に介挿されるカレントトランスＣＴの１次巻線Ｎ
１と、トランジスタＴｒｉの制御端に直列接続される抵
抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ１の一端と回路アース間に接続さ
れるカレントトランスＣＴの２次巻線Ｎ２とから構成さ
れ、自己の発振電圧によりトランジスタＴｒｉが自励発
振動作を行う。制御手段Ｂは、トランジスタＴｒｉをオ
ンオフ制御できるトランジスタＴｒ２の制御端に、所定
期間オン状態となる制御信号を出力するよう構成される
。

次に、動作状態を以下に説明する。

（自励発振動作の説明） 今、電源スィッチＳＷ（図示せず）が投入されると、直
流電源Ｅから起動回路（図示せず）を介してトランジス
タＴｒｉの制御端に起動電流が流れてトランジスタＴｒ
ｉがオン状態となる。このトランジスタＴｒｉがオン状
態となると、直流電源Ｅから共振回路Ａ及び放電灯Ｌａ
、カレントトランスＣＴの１次巻線Ｎ１を介してトラン
ジスタＴｒｉに振動電流が流れる。この振動電流を１次
巻線Ｎｌより検出すると、２次巻線Ｎ２の両端間に正の
電圧が発生し、トランジスタＴｒｉの制御端に制御電流
が流れる。このため、起動電流が遮断されても継続して
制御電流を供給することができる。次に２次巻線Ｎ２間
に負の電圧が発生すると、トランジスタＴｒｉは逆バイ
アスされオフ状態となり、共振回路Ａ及びインダクタＬ
２、放電灯Ｌａの閉回路内に振動電流が流れる。

このような２次巻１１ｉ１Ｎ２間に発生する正負の電圧
の繰り返しにより、自励発振動作が継続される。

（自励他制動作の説明） 一方、直流電源Ｅから直流電圧が供給され、制御手段Ｂ
の駆動電源電圧ＶＣＣＩが発生し制御手段Ｂの動作が開
始する。この制御手段Ｂから発生するオン信号は、トラ
ンジスタＴｒ２をオン状態にすることができる。そして
、このトランジスタＴｒ２がオン状態になると、オン状
態のトランジスタＴｒｌを強制的にオフ状態にすること
ができる。従って、任意にトランジスタＴｒｉのオン期
間を短くすることができるので、トランジスタＴｒｉの
高周波出力電圧を減少させる方向に制御することができ
るのである。

（瞬時停電の場合） 瞬時停電が発生した場合でも自励発振動作は継続して行
われる。然し乍ら、制御手段Ｂの駆動電源電圧Ｖｃｃｌ
は、瞬時停電と共に低下してしまい実質的には不動作状
態となる。従って、自励他制制御が行なえなくなり、自
励制御のみの動作となるのである。

なお、このような瞬時停電時に発生する現象は、電源投
入時に駆動電源電圧ｖｃｃｉが十分上昇していない状態
においても生じることがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような従来例では、瞬時停電時や電源投入時等に自
励制御のみの動作となり、トランジスタＴｒｉのオン期
間が長くなり過大な電流が流れたり、このトランジスタ
Ｔｒｌのベース蓄積電荷を引き抜くスピードが遅くなり
、オフ時にスイッチング損失が大きくなってトランジス
タＴｒｉが破壊するという恐れもあった。また、過電流
が流れることによりインダクタＬｌ、Ｌ２に蓄えられた
エネルギーがコンデンサＣＩ側に移行すると、コンデン
サＣ１の両端に過大な電圧が発生し、トランジスタＴｒ
ｌの両端にも印加され、劣化する恐れもあった。

本発明は、上記問題点を改善するためになされたもので
、その目的とするところは、制御手段の出力信号が何等
かの異常により出力されない場合でも、スイッチング要
素への過大な電流電圧の印加及びスイッチング損失の増
大等が防止でき、より安全性の高いインバータ装置を提
供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、直流電源の両端にインダクタ及びコンデンサ
を含んで成る共振回路を介して接続されるスイッチング
要素と、前記共振回路とスイッチング要素とのいずれか
一方と並列的に接続される負荷と、少なくとも前記共振
回路、負荷を介して流れる共振ループ内の電流を検出し
て前記スイッチング要素をオン・オフ駆動する帰還制御
部と、前記スイッチング要素のオン状態を所定期間に制
御する信号を出力する制御手段とを備えて成るインバー
タ装置にあって、前記制御手段の出力信号が実質的に不
動作となった場合に高周波出力を抑制する方向に前記ス
イッチング要素のオン期間を制御する異常検出手段と、
この異常検出手段に前記共振ループ内の電流を検出して
得た電源を給電する電源回路部とを備えたことを特徴と
するものである。

（作用） 本発明は、上記のように構成することにより、制御手段
の出力信号が何等かの異常により出力されない場合でも
、スイッチング要素への過大な電流電圧の印加及びスイ
ッチング損失の増大等が防止でき、より安全性の高いイ
ンバータ装置を提供できるのである。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すものであり、先の
第７図に示す従来例と異なる構成は、共振ループ内の電
流ｉＬを検出して電圧を得るカレン））ランスＣＴ２と
、この電圧を整流平滑（図示せず）して駆動電源電圧Ｖ
　ＣＣ２を得る電源回路部Ｃ（！：、この電源回路部Ｃ
からの駆動電源電圧Ｖ［Ｃ２の供給を受は制御手段Ｂの
出力信号が実質的に不動作となった場合に高周波出力を
抑制する方向にスイッチング要ｍＴｒｌのオン期間を制
御する異常検出手段りとを備えて成る点である。なお、
従来例と同一機能を有する部分には同一符号を付して重
複する説明は省略する。ここで、異常検出手段りは、ト
ランジスタＴｒｉの制御端間に並列的に接続されるスイ
ッチング要素Ｓ２に、駆動電源電圧Ｖ　ＣＣ２の印加を
受けると自励発振動作と同期して所定期間、オンオフ信
号を出力するように構成されている。

このように構成することにより、瞬時停電時や電源投入
時等、何等かの原因によって制御手段Ｂの駆動電源電圧
ＶＣＣＩが低下し、制御手段Ｂからの出力信号が停止又
は実質的にトランジスタＴｒ２を駆動させることができ
ない場合であっても、共振回路Ａと放電灯Ｌａとを介し
て形成される共振ループ内に流れている電流ｉＬを検出
して電源回路部Ｃにより駆動電源電圧Ｖ　ＣＣ２を得て
いることにより、異常検出手段りを駆動することができ
る。

従って、異常検出手段りから出力される信号により、ト
ランジスタＴｒｉのオン期間を、自励発振動作によるオ
ン期間より短い期間に設定できるので、高周波出力を制
限する方向に制御することができるのである。

第２図は本発明の第２の実施例を示すものであり、先の
第７図に示す従来例と異なる構成は、カレントトランス
ＣＴの２次巻線Ｎ２の両端をトランジスタＴｒ２の制御
端間に抵抗Ｒ２を介して接続して成る点である。

このようにトランジスタＴｒ２をオンオフ駆動する電源
をカレントトランスＣＴから得ることにより、制御手段
Ｂの駆動電源電圧Ｖ　ＣＣＩが低下し、制御手段Ｂから
の出力信号が停止又は実質的にスイッチング要素Ｓ１を
駆動させることができない場合でも、トランジスタＴｒ
ｉとトランジスタＴｒ２とが略同時にオンオフするので
、常にトランジスタＴｒｉをオフ状態にすることができ
るのである。

次に、第３図は本発明の第３の実施例を示すものであり
、先の第２図に示す実施例と異なる構成は、抵抗Ｒ２と
直列接続されるダイオードＤ３と、スイッチング要素Ｓ
ｌとしてトランジスタＴｒ３と、トランジスタＴｒ２と
逆並列接続されるダイオードＤ２とを設けて成る点であ
る。

このように構成することによって、先の第２の実施例と
同様に制御手段Ｂからの信号が出力されない場合であっ
ても、自励発振動作に移行することなく、トランジスタ
Ｔｒ２を常にオン状態して高周波出力動作を停止させる
ことができるのである。

第４図は本発明の第４の実施例を示すものであり、先の
第１図に示す実施例と異なる構成は、インダクタＬ２に
２次巻線を設けて直流電圧を得るようにして成る電源回
路部Ｃと、トランジスタＴ「１に流れるエミッタ電流を
検出して所定値以上の電流が流れると高周波出力電圧を
抑制する方向にトランジスタＴｒｉのオン期間を制限す
る異常検出手段りとを設けて成る点である。

ここで、電源回路部Ｃは、振動回路要素であるインダク
タＬ２に設けられている２次巻線と、この巻線間に発生
する電圧を整流する整流器ＤＢと、この出力を平滑する
平滑用コンデンサＣ２とから構成され、整流平滑された
駆動電源電圧Ｖ　ＣＣ２は異常検出手段りに駆動用の電
圧として印加されている。異常検出手段りは、トランジ
スタＴｒｉのエミッタと回路アース間に接続されるエミ
ッタ抵抗ＲＩＯと、この両端電圧ＶＲＩＯと基準電圧Ｖ
ｌとを比較する第１のコンパレータＣＰ１と、コ（７）
　両Ｑ電圧ＶＲＩＯ＞基準電圧■１の場合の出力を受け
て動作を開始する抵抗Ｒ１１，抵抗Ｒ１２，抵抗Ｒ１３
コンデンサＣ３，ダイオードＤ３．第２のコンパレータ
ＣＰ２．基準電圧Ｖ２から成る単安定マルチ回路と、ト
ランジスタＴｒ４とから構成されている。

このように構成することにより、制御手段Ｂからの信号
が出力されず、自励発振動作に移行してトランジスタＴ
ｒｉに流れる電流が異常に増大した場合には、異常検出
手段りのエミッタ抵抗ＲＩＯの両端電圧Ｖ　ＲＩＯが予
め設定されている基準電圧Ｖ１の値を越え、単安定マル
チ回路が動作を開始して、前記トランジスタＴｒｉの制
御端間に接続されているトランジスタＴｒ４を高周波出
力電圧を抑制する方向に制御することができる方向にオ
ンオフ動作させることができるのである。

第５図は本発明の第５の実施例を示すものであり、先の
第３図に示す実施例と異なる構成は、共振回路Ａがトラ
ンジスタＴｒｉ　　と直列に接続されるトランジスタＴ
ｒｉと、逆並列に接続されるダイオードＤｌＯと、放電
灯Ｌａと並列に接続される共振用コンデンサＣＩＯと、
自励発振動作の電圧をトランジスタＴ　ｒｌＯの制御端
間に供給するカレントトランスＣＴの３次巻線Ｎ３とを
設けて成る点である。このように、第３の実施例を所謂
ハーフブリッジインバータの回路に適用してもよいので
ある。

さらに、第６図は本発明の第６の実施例を示すものであ
り、先の第１図に示す実施例と異なる構成は、共振回路
へのインダクタＬ１に２次巻線を設け、この電圧を整流
平滑して電源回路部Ｃとした点である。

このように構成することにより、別にカレントトランス
を設けることなく異常検出手段りの駆動電源電圧Ｖ　Ｃ
Ｃ２を得ることができるのである。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように、制御手段の出力信号が実質的に
不動作となった場合に高周波出力を抑制する方向に前記
スイッチング要素のオン期間を制御する異常検出手段と
、この異常検出手段に前記共振ループ内の電流を検出し
て得た電源を給電する電源回路部とを備えたので、制御
手段の異常が発生した場合でもスイッチング要素への過
大な電流電圧の印加及びスイッチング損失の増大等が防
止でき、より安全性の高いインバータ装置を提供できる
という顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の第１の実施例乃至第６の実
施例を示す回路構成図、第７図は本発明の従来例を示す
回路構成図である。 Ａ・・・共振回路、Ｂ・・−制御手段、Ｃ・・・電源回
路部、Ｄ・・・異常検出手段、Ｅ・・・直流電源、Ｆ・
・・帰還制御部、スイッチング要素、Ｌａ・・・負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源と、インダクタ及びコンデンサを含んで
   成る共振回路と、前記直流電源の両端に共振回路を介し
   て接続されるスイッチング要素と、前記共振回路とスイ
   ッチング要素とのいずれか一方と並列的に接続される負
   荷と、少なくとも前記共振回路、負荷を介して流れる共
   振ループ内の電流を検出して前記スイッチング要素をオ
   ン・オフ駆動する帰還制御部と、前記スイッチング要素
   のオン状態を所定期間に制御する制御手段とを備えて成
   るインバータ装置にあって、前記制御手段の出力信号が
   実質的に不動作となった場合に高周波出力を抑制する方
   向に前記スイッチング要素のオン期間を制御する異常検
   出手段と、この異常検出手段に前記共振ループ内の電流
   を検出して得た電源を給電する電源回路部とを備えて成
   ることを特徴とするインバータ装置。